Влияние условий сульфидирования нанокристаллической пленки WO3
на фотоэлектрокаталитическую активность гибридной структуры WS2/WO3
при получении водорода


В. Н. Неволин, Д. В. Фоминский, Р. И. Романов,
О. В. Рубинковская, А. А. Соловьев, П. В. Швец,
Е. А. Мазницына, В. Ю. Фоминский


Исследованы особенности термохимической обработки наноструктурированных пленок триоксида вольфрама (WO3) в сероводороде, направленной на формирование слоев дисульфида вольфрама (WS2) в гибридной структуре WS2/WO3. Установлено влияние температуры и времени обработки на структурно-фазовое состояние, морфологию и оптические свойства фотокатода WS2/WO/FTO (на подложках фторированного оксида олова — fluorinated tin oxide (FTO)), а также на его фотоэлектрокаталитическую активность в реакции выделения водорода в кислотном растворе. Показано, что сульфидирование нано-игольчатых пленок WO3 в оптимальных условиях приводит к формированию нано-кристаллической гибридной структуры WS2/WO3, которая обеспечивает разделение фото-генерированных носителей (электронов и дырок) на межфазных границах (гетеропереходах), необходимое для эффективного протекания фото-активированной реакции выделения водорода по Z-схеме. Расчеты термодинамических свойств гибридного нанокатализатора WS2/WO3 показали, что в нем возможно синергетическое влияние нанофаз, повышающее каталитическую активность выделения водорода как на базисных плоскостях нанокластеров WS2, так и на поверхности нанокластеров оксида металла.


Ключевые слова: расщепление воды, выделение водорода, гибридный наноматериал, фотоэлектрокатализ, оксид вольфрама, дисульфид вольфрама.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-5-17

Неволин Владимир Николаевич — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области физики тонких пленок и наносистем. E-mail: nevolin@sci.lebedev.ru.

Фоминский Дмитрий Вячеславович — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), инженер, специалист в области импульсного лазерного осаждения тонких пленок и наноструктур. E-mail: dmitryfominski@gmail.com.

Романов Роман Иванович — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, специалист в области физико-химических методов получения и исследования тонкопленочных структур различного функционального назначения. E-mail: limpo2003@mail.ru.

Рубинковская Оксана Владимировна — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), аспирант, специалист в области получения и исследования полупроводниковых катализаторов на основе халькогенидов переходных металлов. E-mail: oxygenofunt@gmail.com.

Соловьев Алексей Андреевич — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), аспирант, специалист в области формирования и исследования тонкопленочных наноматериалов для сенсорики и катализа. E-mail: ale7@inbox.lv.

Швец Пётр Валерьевич — Балтийский федеральный университет имени
И. Канта НОЦ “Функциональные наноматериалы” (236041, Калининград,
ул. Александра Невского 14), кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией сложных оксидов, специалист в области спектроскопии комбинационного рассеяния света. E-mail: pshvets@kantiana.ru.

Мазницына Елена Александровна — Балтийский федеральный университет имени И. Канта НОЦ “Функциональные наноматериалы” (236016, Калининград, ул. А.Невского, д.14), научный сотрудник, специалист в области роста тонких пленок и исследование тонкоплёночный структур различного функционального значения. E-mail: emaznitsyna@kantiana.ru.

Фоминский Вячеслав Юрьевич — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, специалист в области физики тонких пленок, наноструктур и пучковых технологий модифицирования поверхности. E-mail: vyfominskij@mephi.ru.

Ссылка на статью: 


Неволин В.Н., Фоминский Д.В., Романов Р.И., Рубинковская О.В., Соловьев А.А., Швец П.В., Мазницына Е.А., Фоминский В.Ю. Влияние условий сульфидирования нанокристаллической пленки WO3 на фотоэлектрокаталитическую активность гибридной структуры WS2/WO3 при получении водорода. Перспективные материалы, 2021, № 5, с. 5 – 17. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-5-17

Структура и свойства листов
из нового сплава В-1381
системы Al – Mg – Si


А. А. Селиванов, К. В. Антипов, Ю. С. Оглодкова,
А. С. Рудченко


Разработан новый сплав системы Al – Mg – Si серии 6ххх, получивший марку В-1381. Исследовано влияние состава и режимов термической обработки на механические и коррозионные свойства листов толщиной 1,0 и 3,0 мм, изготовленных в условиях ФГУП “ВИАМ”. Средний уровень свойств листов: предел прочности σв = 410 МПа, предел текучести σ0,2 = 360 МПа, относительное удлинение d = 11,5 %; скорость роста трещины усталости (СРТУ) dl/dN= 0,59 мм/кцикл при ΔK = 18,6 МПа·м1/2, межкристаллитная коррозия (МКК) ≤ 0,15 мм, величина расслаивающей коррозии (РСК) 4 балла. Установлено, что структура листов является рекристаллизованной, основной упрочняющей фазой является когерентная матрице β′(Mg2Si)-фаза, равномерно распределенная в объеме зерен с высокой плотностью. Так же происходит гетерогенное зарождение β′-фазы на дислокациях и дисперсоидах. В исследованных образцах наблюдаются дисперсоиды различной морфологии, на границах зерен есть зоны свободные от выделений шириной 15 – 20 нм. Определены значения температур и теплоты фазовых превращений в слитках и листах, в том числе установлены точки ликвидуса и солидуса. Проведена оценка свариваемости листов автоматической аргонодуговой сваркой (ААрДЭС) и определена критическая скорость деформации (Vкр) металла шва в процессе кристаллизации, при которой в нем не образуется трещин. Разработан режим лазерной сварки, обеспечивающий оптимальное формирование геометрических параметров шва.


Ключевые слова: система Al – Mg – Si, состав, легирующие элементы, закалка, старение, микроструктура, механические и коррозионные свойства


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-18-27

 

Селиванов Андрей Аркадьевич —Федеральное государственное унитарное предприятие “Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов” Государственный научный центр Российской Федерации (105005, Москва, ул. Радио д. 17), кандидат технических наук, начальник лаборатории, специалист в области алюминиевых деформируемых сплавов. E-mail: оrg80@viam.ru.

Антипов Константин Валерьевич — Федеральное государственное унитарное предприятие “Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов” Государственный научный центр Российской Федерации (105005, Москва, ул. Радио д. 17), начальник сектора, специалист в области алюминиевых деформируемых сплавов. E-mail: anti_kos@mail.ru.

Оглодкова Юлия Сергеевна — Федеральное государственное унитарное предприятие “Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов” Государственный научный центр Российской Федерации (105005, Москва, ул. Радио д. 17), инженер 1 категории, специалист в области алюминиевых деформируемых сплавов. E-mail: julies87@mail.ru.

Рудченко Алексей Сергеевич — Федеральное государственное унитарное предприятие “Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов” Государственный научный центр Российской Федерации (105005, Москва, ул. Радио д. 17), инженер 2 категории, специалист в области алюминиевых деформируемых сплавов. E-mail: rudchenko.aleksey@gmail.com.

Ссылка на статью: 


Селиванов А.А., Антипов К.В., Оглодкова Ю.С., Рудченко А.С. Структура и свойства листов из нового сплава В-1381 системы Al – Mg – Si. Перспективные материалы, 2021, № 5, с. 18 – 27. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-18-27

 

Исследование длительной термообработки
при 1350 °С высокотемпературного композиционного материала
с Nb матрицей, армированной
волокнами a-Al2O3

Б. В. Щетанов, Д. В. Гращенков, Р. М. Дворецков,
А. Н. Большакова


Получен высокотемпературный композиционный материал (ВКМ) на основе ниобия, упрочнённый монокристаллическими волокнами a-Al2O3 (“Nb – МКВ a-Al2O3”) методом горячего прессования. Исследовано влияние высокотемпературной термической обработки (ВТО) при 1350 °С (100 ч с интервалом 25 ч) на высокотемпературную (1300 °С) прочность ВКМ при изгибе, твёрдость и плотность при 22 °С. Изучены структуры и распределение элементов на межфазных границах, полученных ВКМ. Установлена взаимодиффузия элементов на межфазной границе непрерывной композиции “Nb – МКВ a-Al2O3”, протяжённость которой не превышает 2 мкм за всё время ВТО; вне пределов границы были обнаружены оксиды и карбиды ниобия. Установлено, что прочность на изгиб после 25 ч ВТО незначительно превысила прочность исходного образца; при дальнейшей ВТО прочность возросла в 1,7 – 2 раза по сравнению с исходным образцом. Твёрдость (HV 0,5) после 25 ч ВТО осталась фактически неизменной (70), в дальнейшем резко возросла и усреднённая твёрдость по трём этапам (50, 75 и 100 ч) и составила 330. Плотность ВКМ по мере использования ВТО возрастала и после 100 ч ВТО увеличилась в сравнении с исходным образцом в 1,3 раза.


Ключевые слова: высокотемпературный композиционный материал, ниобий, упрочнение волокнами, монокристаллические волокна a-Al2O3, горячее прессование, длительная ВТО, межфазная граница, вид связи, взаимодиффузия элементов, динамика структуры матрицы, прочность на изгиб, плотность.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-28-38

Щетанов Борис Владимирович — ФГУП ВИАМ (105005, Москва, ул. Радио, 17), доктор технических наук, главный научный сотрудник, специалист в области нитевидных кристаллов тугоплавких соединений, поликристаллических дискретных и непрерывных волокон оксида алюминия и композиционных материалов из них. E-mail: shetanov@mail.ru.

Гращенков Денис Вячеславович — ФГУП ВИАМ (105005, Москва, ул. Радио, 17), кандидат технических наук, заместитель Генерального директора ВИАМ по неметаллическим материалам, специалист в области неметаллических материалов, металлических композиционных  материалов и теплозащиты, в том числе полимерных,  металлокерамических, высокотемпературных, керамических, углеродкерамических, стеклокерамических композиционных материалов и антиокислительных защитных покрытий.

Большакова Александра Николаевна — ФГУП ВИАМ (105005, Москва,
ул. Радио, 17), кандидат химических наук, начальник лаборатории, специалист в области жаропрочных металлических композиционных материалов.

Дворецков Роман Михайлович — ФГУП ВИАМ (105005, Москва, ул. Радио, 17), начальник сектора лаборатории, кандидат химических наук, специалист в области спектральных, химико-аналитических исследований и эталонных образцов.

Ссылка на статью: 


Щетанов Б.В., Гращенков Д.В., Дворецков Р.М., Большакова А.Н. Исследование длительной термообработки при 1350 °С высокотемпературного композиционного материала с Nbматрицей, армированной волокнами a-Al2O3. Перспективные материалы, 2021, № 5, с. 28 – 38. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-28-38

 

Градиентные структуры Ni – Zn
ферритов для устройств защиты
от электромагнитного излучения

В. В. Каранский, С. В. Смирнов, А. С. Климов,
Е. В. Саврук


Получены градиентные структуры Ni – Zn ферритов для изделий защиты от электро­магнитного излучения методом обработки поверхности образцов пучком низкоэнергетических электронов. Для генерации электронного пучка использовали уникальную разработку — форвакуумный плазменный электронный источник, позволяющий формировать и транспортировать пучок с плотностью мощности до 105 Вт/см2 в условиях повышенного давления и высокого газовыделения. В результате обработки на поверхности ферритов образуются градиентные структуры. Проведен теоретический анализ и экспериментальное исследование полученных структур “немагнитный проводник – феррит”, характеризующихся повышенным коэффициентом затухания и уменьшенным коэффициентом отражения электромагнитного излучения в диапазоне частот от 0,5 до 2,5 ГГц. Показана возможность получения приповерхностных слоев, обедненных цинком, с повышенной электропроводностью и пониженной магнитной проницаемостью.


Ключевые слова: градиентные структуры Ni – Zn феррит, электронно-лучевая обработка, электромагнитное излучение, коэффициент затухания, коэффициент отражения.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-39-46

Каранский Виталий Владиславович — Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (634050, Томск,
пр. Ленина, 40), аспирант, специалист в области физики твердого тела, физики конденсированного состояния. E-mail: karanskii_vitali@mail.ru.

Смирнов Серафим Всеволодович — Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (634050, Томск, пр. Ленина, 40), доктор технических наук, профессор, специалист в области физики твердого тела, физики конденсированного состояния. E-mail: serafim.smirnov@mail.ru.

Климов Александр Сергеевич — Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (634050, Томск, пр. Ленина, 40), доктор технических наук, доцент, профессор кафедры физики, специалист в области эмиссионной электроники и сильноточных пучков. E-mail: klimov680@gmail.com.

Саврук Елена Владимировна — Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (634050, Томск, пр. Ленина, 40), кандидат технических наук, доцент кафедры физической электроники, начальник учебного управления, специалист в области физики твердого тела, физики конденсированного состояния. E-mail: savruk@mail.ru.

Ссылка на статью: 


Каранский В.В., Смирнов С.В., Климов А.С., Саврук Е.В. Градиентные структуры Ni – Zn ферритов для устройств защиты от электромагнитного излучения. Перспективные материалы, 2021, № 5, с. 39 – 46. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-39-46

 

Mg – Al слоистые двойные
гидроксиды в дефосфотации
коммунальных стоков


Т. Т. Горбачева, Д. В. Майоров, Н. В. Фокина


Проведено экспериментальное моделирование извлечения фосфатов из модельных растворов и иловой смеси региональных канализационных очистных сооружений. В качестве сорбентов использованы Mg – Al слоистые двойные гидроксиды (СДГ), полученные методом твердофазного синтеза по запатентованной технологии. Экспериментальные данные по сорбции РО43–-иона на Mg – Al СДГ наиболее точно описывает кинетическая модель псевдо-первого порядка. Процесс сорбции фосфат-ионов гидроксидной формой Mg – Al СДГ протекает в смешанно-диффузионном режиме, в процесс сорбции вовлекается не только внешняя поверхность частиц материала, но и внутренняя поверхность, обусловленная их пористостью. Сорбционная емкость гидроксидной формы составляет 49 мг P/г, что соответствует среднему уровню извлечения фосфора из сточных вод, достигнутому в мировой практике для синтезированных аналогов. Применение оксидной формы, полученной прокаливанием материала при 600 °С, повышает эффективность процесса дефосфотации коммунальных стоков.


Ключевые слова: двойные слоистые гидроксиды Mg – Al, сорбция, дефосфотация, коммунальные стоки.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-47-57

Горбачева Тамара Тимофеевна — Институт проблем промышленной экологии Севера — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (184209, г. Апатиты, Академгородок 14а), кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области биогеохимии и геоэкологии. Е-mail: podzol_gorby@mail.ru.

Майоров Дмитрий Владимирович — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева — обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (Россия, 184209, г. Апатиты, Мурманская обл., Академгородок, д.26а), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области разработки комплексных технологий минерального сырья. E-mail: d.maiorov@ksc.ru.

Фокина Надежда Викторовна — Институт проблем промышленной экологии Севера — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (184209, г. Апатиты, Академгородок 14а), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области почвенной микробиологии и биотехнологии. Е-mail: NadezdaVF@yandex.ru.

Ссылка на статью: 


Горбачева Т.Т., Майоров Д.В., Фокина Н.В. Mg – Al слоистые двойные гидроксиды в дефосфотации коммунальных стоков. Перспективные материалы, 2021, № 5, с. 47 – 57. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-47-57

 

Влияние углерода на удельное электросопротивление интерметаллидного
 сплава системы Ni – Al,
синтезированного методом электротеплового взрыва под давлением


A. E. Сычев, А. В. Карпов, А. В. Щербаков


Изучено влияние углерода (3 масс. %) на удельное электросопротивление сплавов на
основе никелидов алюминия Ni – Al и Ni – Al – C, синтезированных методом электротеплового взрыва в диапазоне температур 300 – 1300 К в вакууме 2·10–3 Па. В процессе электро­теплового взрыва в порошковой реакционной среде формируется расплав на основе Ni – Al, в котором происходит растворение углерода. Показано, что в процессе кристалли­зации конечного продукта углерод вследствие низкой растворимости в NiAl располагается на границах интерметаллидных зерен NiAl в виде многослойных графитовых нанопленок толщиной 50 – 80 нм, заполняя межзеренное пространство. Показано, что синтезированные сплавы имеют металлический характер проводимости, а удельное электросопротивление в измеренном диапазоне температур 300 – 1300 К монотонно возрастает для Ni – Al от 16 до 40 мкОм·см и для углеродсодержащего сплава Ni – Al – C — от 22 до 60 мкОм·см. При этом также наблюдается увеличение температурного коэффициента сопротивления (ТКС) от 1,45·10–3 К–1 для NiAl до 1,77·10–3 К–1для сплава Ni – Al – C. Наклон кривых зависимости электросопротивления от температуры в исследованном интервале температур 300 – 1300 К остается постоянным и хорошо описывается линейной функцией.


Ключевые слова: электротепловой взрыв, углеродные пленки, интерметаллиды, удельное электросопротивление, температурный коэффициент сопротивления.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-58-64

Сычев Александр Евгеньевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН) (142432, г. Черноголовка, Московская область, ул. Академика Осипьяна, д. 8), кандидат технических наук, заведующий лабораторией, ведущий научный сотрудник, специалист в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. E-mail: sytschev@ism.ac.ru.

Карпов Андрей Владиславович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН) (142432, г. Черноголовка, Московская область, ул. Академика Осипьяна, д. 8), научный сотрудник, специалист в области электро-физических измерений. E-mail: karpov_av@ism.ac.ru

Щербаков Андрей Владимирович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН) (142432, г. Черноголовка, Московская область, ул. Академика Осипьяна, д. 8), научный сотрудник, специалист в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. E-mail: ismandrew@ism.ac.ru.

Ссылка на статью: 


Сычев A.E., Карпов А.В., Щербаков А.В. Влияние углерода на удельное электросопротивление интерметаллидного сплава системы Ni – Al, синтезированного методом электротеплового взрыва под давлением. Перспективные материалы, 2021, № 5, с. 58 – 64. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-58-64

Трудногорючие электропроводящие
композиционные материалы
на основе полиэтилена


Ю. М. Евтушенко, Г. П. Гончарук, Ю. А. Григорьев,
И. О. Кучкина, В. Г. Шевченко


Исследованы электропроводящие трудногорючие композиционные материалы на основе полиэтилена, графита и некоторых антипиренов. Показано, что оптимальные электропроводящие свойства и категория стойкости к горению (V0) в соответствии со стандартом UL94 достигаются за счет модифицирования графитсодежащего композиционного материала на основе полиэтилена низкого давления полифосфатом аммония и (или) гидроксидом алюминия. Установлено, что порог перколяции композиционного материала на основе полиэтилена высокого давления и графита наблюдается при значительно более высоких значениях массовой доли графита. Сделан вывод о том, что снижению порога перколяции полиэтилена при наполнении графитом способствует повышение степени кристалличности связующего. Формирование структурированных непрерывных проводящих кластеров в композиционном материале происходит при меньших значениях массовой доли наполнителя. Вследствие этого повышаются теплопроводность и термостойкость композиционного материала благодаря более эффективной делокализации подводимого тепла. Синтезирован и охарактеризован ряд электропроводящих трудногорючих материалов. Полученные данные позволяют направленно регулировать значения удельного объемного электрического сопротивления, физико-механические свойства, термостойкость и в определенной мере стойкость к горению.


Ключевые слова: антипирены, полиэтилен, трудногорючий электропроводящий композиционный материал, графит, удельное объемное электрическое сопротивление.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-65-75

Евтушенко Юрий Михайлович — Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова (117393, Москва, ул. Профсоюзная, 70), доктор химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области полимерных и композиционных материалов. E-mail: evt-yuri@mail.ru.

Гончарук Галина Петровна — Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова (117393, Москва, ул. Профсоюзная, 70), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области испытаний полимерных и композиционных материалов E-mail: ggoncharuk@ispm.ru.

Григорьев Юрий Александрович — Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова (117393, Москва, ул. Профсоюзная, 70), научный сотрудник, специалист в области испытаний полимерных и композиционных материалов. E-mail: ggricha@mail.ru.

Кучкина Ирина Олеговна — Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова (117393, Москва, ул. Профсоюзная, 70), старший научный сотрудник, специалист в области термогравиметрии. E-mail: iokuchkina@yandex.ru.

Шевченко Виталий Георгиевич — Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова (117393, Москва, ул. Профсоюзная, 70), доктор химических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области электропроводящих композиционных материалов. E-mail: shev@ispm.ru.

Ссылка на статью: 


Евтушенко Ю.М., Гончарук Г.П., Григорьев Ю.А., Кучкина И.О., Шевченко В.Г. Трудногорючие электропроводящие композиционные материалы на основе полиэтилена. Перспективные материалы, 2021, № 5, с. 65 – 75. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-5-65-75

текст аннотации статьи 8

Сведения об авторах статьи 8

Ссылка на статью 8

текст аннотации статьи 9

Сведения об авторах статьи 9

Ссылка на статью 9

Контакты

© 2020  ООО Интерконтакт Наука

Сайт создан на Wix.com

Телефон: +7 (499) 135-45-40, 135-44-36

Email: pm@imet.ac.ru

Адрес

Москва 119334, Лениский пр. 49, ИМЕТ РАН